高频电子线路(第四版)第5章 非线性电路、时变参量电路.pptx

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1、第5章非线性电路、时变参量电路和变频器5.1概述线性元件特点：元件参数与通过元件的电流或施加其上的电压无关。非线性元件特点：元件参数与通过元件的电流或施加其上的电压有关。严格地说，一切实际的元件都是非线性的。在一定条件下，元件的非线性特性可以忽略不计，则可将该元件看成是线性元件。5.1概述描述线性电路用常系数线性微分方程。描述非线性电路用非线性微分方程。描述时变参量电路用变系数线性微分方程。在无线电工程技术中，一般不用求解非线性微分方程，而是采用一些近似分析方法，如图解法和解析法。处于非线性状态工作的有源器件的输出响应与器件工作点的选取和输入信号的大小有关。5.1概述描

2、述非线性器件特性的参量多。非线性电子线路的数学描述是非线性方程。非线性微分方程的精确求解仍是一个难题。（图解法和解析法）5.1概述图解法：根据非线性元件的特性曲线和输入信号波形，通过作图直接求出电路中的电流和电压。解析法：就是借助非线性元件的特性曲线的数学表示式列出电路方程，从而解出电路中的电流和电压。非线性元件的特性曲线可用实验方法求得。5.2非线性元件的特性非线性元件的特性：工作特性非线性，不满足叠加原理，具有频率变换能力。5.2.1非线性元件的工作特性线性电阻：阻值不变。非线性电阻：静态电阻，动态电阻，大小与工作点有关。5.2.2非线性元件的频率变换作用线性电阻上

3、的电压和电流具有相同的波形和频率。非线性元件上的电压和电流的波形是不同的。一般来说，非线性元件的输出信号比输入信号具有更丰富的频率成分。5.2.3非线性电路不满足叠加原理对于非线性电路来说，叠加原理就不再适用了。5.3非线性电路分析法用解析法分析非线性电路时，首先需要写出非线性元件特性曲线的数学表示式。常用的各种非线性元件都有比较准确的数学表达式。有些元件只能选择某些函数来近似表示。5.3.1幂级数分析法常用非线性元件的特性曲线均可用幂级数表示。当考虑了负载的影响之后，在非线性元件特性曲线上各瞬时工作点的连接线叫动态特性曲线。在分析实际电路时，除非特殊需要，一般都不用动

4、态特性进行分析，大部分情况仍用静态特性进行分析。实际应用中，常常只取若干项级数就可以满足精度要求。求各项系数的一般方法：选择若干个点，分别根据曲线和所选函数式，求出这些点上的函数值或函数的导数。列写方程，求出系数。5.3.2折线分析法当输入信号较大时，若用幂级数法分析，就需要选取比较多项，这将使得计算很复杂，这时一般选用折线分析法。信号较大时，所有实际的非线性元件几乎进入饱和或截止状态，因此，只用折线来近似实际的特性曲线。电流流通角：甲类、乙类、丙类、丁类。5.4线性跨导电路分析5.4.1时变跨导电路分析5.4.2模拟乘法器电路分析5.4.3模拟乘法器电路举例5.4.4

5、开关函数分析法5.5变频器的工作原理变频就是将高频信号经过频率变换，变为一个固定的频率。变频通常将高频信号的载波频率从高频变为中频，同时保持其调制规律不变，具有这种功能的电路称为混频电路或变频电路。5.5变频器的工作原理变频器的主要质量指标：（1）变频增益：变频器中频输出电压振幅与高频输入信号电压振幅之比。（2）失真和干扰失真有频率失真与非线性失真。（3）选择性：接收有用信号，排除干扰信号的能力。（4）噪声系数。5.6晶体管混频器晶体管混频电路形式。优点：变频增益高；缺点：动态范围小，一般只有几十豪伏；组合频率较多，干扰严重；噪声较大；在无高放的接收机中，本振电压可通过

6、混频管级间电容从天线辐射能量，形成干扰。5.6晶体管混频器图5.6.1（a），对信号电压而言是共射组态，它具有输入阻抗高、变频增益大的优点；对本振电压而言是基极注入（共射组态），它对本地振荡器呈现较大阻抗，使本振的负载较轻，容易起震。因为信号电压和本振电压均由基极注入，所以信号回路和本振回路相互影响较大，可能产生频率牵引现象。5.6晶体管混频器图5.6.1（b），对信号电压而言是共射组态，它具有输入阻抗高、变频增益大的优点；对本振电压而言是共基组态，它的输入阻抗小，使本振的负载较重，不易起震，信号电压和本振电压加在两个不同电极上，相互影响小，实际电路应用较多。5.6晶体

7、管混频器图5.6.1（c、d），对信号电压而言是共基组态，它具有输入阻抗小、变频增益小；在频率较低时，一般不用这两种组态。当频率较高时，它们的变频增益可能比共射组态大，可采用这两种组态。5.7二极管混频器平衡混频器环形混频器优点：组合频率少、动态范围大、噪声小、本振电压无反向辐射。缺点：变频增益小于1。5.7.1二极管平衡混频器见图5.7.15.7.2二极管环形混频器见图5.7.2相当于两个平衡混频器的组合。环形混频器不仅用于混频，还可以用于振幅调制与振幅检波。5.8差分对模拟乘法器混频电路见图5.8.15.9混频器中的干扰混频器的非线性